（新課標(biāo)）2013年高考物理 考前預(yù)測核心考點(diǎn)專項(xiàng)突破 交變電流 (2)

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1、新課標(biāo)2013年高考考前預(yù)測核心考點(diǎn)專項(xiàng)突破 交變電流 【核心內(nèi)容解讀】將一個(gè)平面線圈置于勻強(qiáng)磁場中，并使它繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中就會(huì)產(chǎn)生出正弦式交變電流。線圈在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過線圈的磁通量最大時(shí)，磁通量變化率為零，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為零；通過線圈的磁通量為零時(shí)，磁通量變化率最大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢最大；匝數(shù)為N，面積為S的線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中以角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢（交變電動(dòng)勢）的最大值為Em=NBSω。正弦式交變電流的圖象是正弦曲線，由交變電流的圖象可知交變電流的周期和最大值。交變電流的有效值是根據(jù)同時(shí)間、同電阻、產(chǎn)生相同熱量的直流電流的數(shù)值來確定的。

2、 預(yù)測題1. 如圖3所示，在勻強(qiáng)磁場中有一個(gè)矩形單匝線圈ABCD，AB邊與磁場垂直，MN邊始終與金屬滑環(huán)K相連，PQ邊始終與金屬滑環(huán)L相連．金屬滑環(huán)L、交流電流表A、定值電阻R、金屬滑環(huán)K通過導(dǎo)線串聯(lián)．使矩形線圈以恒定角速度繞過BC、AD中點(diǎn)的軸旋轉(zhuǎn)．下列說法中正確的是 A．交流電流表A的示數(shù)隨時(shí)間按余弦規(guī)律變化 B．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度越大，交流電流表A的示數(shù)越小 C．線圈平面與磁場平行時(shí)，流經(jīng)定值電阻R的電流瞬時(shí)值最大 D．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度增加為原來的兩倍，則流經(jīng)定值電阻R的電流的有效值也變?yōu)樵瓉淼膬杀? 解析：交流電流表A的示數(shù)為交變電流的有效值，不隨時(shí)間按余弦規(guī)律變化，選項(xiàng)

3、A錯(cuò)誤；線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度越大，交變電流的有效值越大，交流電流表A的示數(shù)越大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；線圈平面與磁場平行時(shí)，流經(jīng)定值電阻R的電流瞬時(shí)值最大，選項(xiàng)C正確；線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度增加為原來的兩倍，則流經(jīng)定值電阻R的電流的有效值也變?yōu)樵瓉淼膬杀叮x項(xiàng)D正確。 【答案】：CD 【名師點(diǎn)評】矩形線圈以恒定角速度繞過線圈平面的某一軸轉(zhuǎn)動(dòng)，若從中性面開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的交變電流按照正弦規(guī)律變化，若從與磁場平行位置開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的交變電流按照余弦規(guī)律變化。若線圈面積為S，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ω，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈匝數(shù)為n，則產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢最大值為Em=nBSω。 預(yù)測題2．如圖13甲所示，長、寬分別為L1、L

4、2的矩形金屬線框位于豎直平面內(nèi)，其匝數(shù)為n，總電阻為r，可繞其豎直中心軸O1O2轉(zhuǎn)動(dòng)。線框的兩個(gè)末端分別與兩個(gè)彼此絕緣的銅環(huán)C、D（集流環(huán)）焊接在一起，并通過電刷和定值電阻R相連。線框所在空間有水平向右均勻分布的磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖13乙所示，其中B0、B1和t1均為已知。在0~t1的時(shí)間內(nèi)，線框保持靜止，且線框平面和磁場垂直；t1時(shí)刻后線框在外力的驅(qū)動(dòng)下開始繞其豎直中心軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。求： （1）0~t1時(shí)間內(nèi)通過電阻R的電流大??； （2）線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)后，在轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中電流通過電阻R產(chǎn)生的熱量； （3）線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)后，從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中

5、，通過電阻R的電荷量。 解析： （1）0~t1時(shí)間內(nèi)，線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢 E=n…（2分） 根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，通過電阻R的電流 I=……（1分） （2）線框產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值 Em=nB1 L1L2ω……（1分） 感應(yīng)電動(dòng)勢的有效值E= nB1 L1L2ω…（1分） 通過電阻R的電流的有效值I= 線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周所需的時(shí)間t=………（1分） 此過程中，電阻R產(chǎn)生的熱量 Q=I2Rt=πRω…（1分） （3）線框從圖甲所示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中， 平均感應(yīng)電動(dòng)勢 ……（1分） 平均感應(yīng)電流 …………（1分） 通過電阻R的電荷量 q=………（1分）

6、【名師點(diǎn)評】此題考查交變電流產(chǎn)生、法拉第電磁感應(yīng)定律、有效值、平均值等相關(guān)知識點(diǎn)。 核心考點(diǎn)二、變壓器 【核心內(nèi)容解讀】變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象工作的。變壓器原副線圈的電壓之比等于匝數(shù)之比，即=；理想變壓器的輸入功率等于輸出功率。對于變壓器，輸入電壓決定輸出電壓，輸出功率決定輸入功率。 預(yù)測題1. 隨著人們生活水平的提高，出國旅游成為新時(shí)尚。某人從J國帶回一把標(biāo)有“110 V、60 Hz 、880 W”的電咖啡壺，該電咖啡壺利用電熱絲加熱。在我國，為使電咖啡壺能正常工作，需要通過變壓器與市電相連。下列說法正確的是 A. 若將電咖啡壺直接與市電相連，電功率是1760 W B. 電咖啡壺

7、應(yīng)接在原、副線圈匝數(shù)比為2∶1的副線圈兩端 C. 電咖啡壺通過變壓器正常工作時(shí)，與市電相連的原線圈中電流為4 A D.電咖啡壺通過變壓器正常工作時(shí)，電熱絲中的交變電流頻率為60 Hz 解析：若將電咖啡壺直接與市電相連，電咖啡壺不能正常工作，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；為使電咖啡壺能正常工作，電咖啡壺應(yīng)接在原、副線圈匝數(shù)比為2∶1的副線圈兩端，選項(xiàng)B正確；由輸入功率等于輸出功率，電咖啡壺通過變壓器正常工作時(shí)，與市電相連的原線圈中電流為880W/220V=4A，選項(xiàng)C正確；電咖啡壺通過變壓器正常工作時(shí)，電熱絲中的交變電流頻率為50 Hz，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 【答案】：BC 【名師點(diǎn)評】變壓器是利用電磁感應(yīng)原理

8、工作的。變壓器可以改變交變電流的電壓、電流，不能改變交變電流的頻率周期。理想變壓器的輸入功率等于輸出功率。 預(yù)測題2．如圖甲所示，理想變壓器的原線圈電路中裝有0.5A的保險(xiǎn)絲L，原線圈匝數(shù)n1=600匝，副線圈匝數(shù)n2=120匝。當(dāng)原線圈接在如圖乙所示的交流電源上，要使整個(gè)電路和用電器正常工作，則副線圈兩端可以接 （ ） A．阻值為12Ω的電阻 B．并聯(lián)兩盞 “36V 40W” 的燈泡 C．工作頻率為10Hz的用電設(shè)備 D．耐壓值為36V的電容器 解析：當(dāng)原線圈接在如圖乙所示的交流電源上，變壓器輸入電壓為180V，由變壓器變壓

9、公式，副線圈輸出電壓為36V，由變流公式可知副線圈最大電流為2.5A，副線圈兩端可以接的最小電阻為15Ω，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；變壓器最大輸入功率為180×0.5W=90W，副線圈兩端可以接并聯(lián)兩盞 “36V 40W” 的燈泡，選項(xiàng)B正確；由圖乙所示的圖象可知，交變電流頻率為50Hz，副線圈兩端不可以接工作頻率為10Hz的用電設(shè)備，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；副線圈輸出電壓最大值為36V，副線圈兩端不可以接耐壓值為36V的電容器，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案：B 【名師點(diǎn)評】此題考查交變電流圖象、變壓器及其相關(guān)知識點(diǎn)。 預(yù)測題3．如圖2甲所示，一個(gè)理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1：n2=6：1，副線圈兩端接三條支路，每

10、條支路上都接有一只燈泡，電路中L為電感線圈、C為電容器、R為定值電阻。當(dāng)原線圈兩端接有如圖2乙所示的交流電時(shí)，三只燈泡都能發(fā)光。如果加在原線圈兩端的交流電的最大值保持不變，而將其頻率變?yōu)樵瓉淼?倍，則對于交流電的頻率改變之后與改變前相比，下列說法中正確的是 （ ） A．副線圈兩端的電壓有效值均為216V B．副線圈兩端的電壓有效值均為6V C．燈泡Ⅰ變亮 D．燈泡Ⅲ變亮 解析：由變壓器變壓公式，將其頻率變?yōu)樵瓉淼?倍，副線圈輸出電壓不變，副線圈兩端的電壓有效值均為6V，選項(xiàng)A錯(cuò)誤B正確；將其頻率變?yōu)樵瓉淼?倍，燈泡Ⅰ亮度不變。由于容抗變小，感抗變大，燈泡Ⅲ變亮，燈泡II變暗

11、，選項(xiàng)C錯(cuò)誤D正確。 答案：BD 【名師點(diǎn)評】此題考查變壓器、電感、電容在交變電流中作用、交變電流圖象等。 核心考點(diǎn)三、交流電路動(dòng)態(tài)變化 【核心內(nèi)容解讀】變壓器交流動(dòng)態(tài)電路主要有兩種情況：一是負(fù)載電阻不變，原副線圈電壓、電流、功率隨匝數(shù)比變化而變化；二是匝數(shù)比不變，原副線圈電壓、電流、功率隨負(fù)載變化而變化。解決變壓器交流動(dòng)態(tài)電路問題首先要明確變量之間的相互制約關(guān)系。在理想變壓器中，負(fù)線圈的輸出電壓U2由原線圈的輸入電壓U1和匝數(shù)比決定，與負(fù)載電阻無關(guān)，即輸入電壓U1決定輸出電壓U2；在原線圈輸入電壓U1和匝數(shù)比確定的情況下，原線圈的輸入電流由副線圈輸出電流決定，副線圈輸出電流由負(fù)載

12、確定，即負(fù)載決定輸入電流；變壓器輸入功率由輸出功率確定，即輸出功率決定輸入功率。分析變壓器交流動(dòng)態(tài)電路的思路是：由輸入電壓和匝數(shù)比得出輸出電壓，由輸出電壓和負(fù)載得出輸出電流，最后由輸出功率得出輸入功率。 預(yù)測題1. 如圖4所示，M是一個(gè)小型理想變壓器，原副線圈匝數(shù)之比n1∶n2=10∶1，接線柱a、b接上一個(gè)正弦交變電源，電壓u=220sin100πt(V)。變壓器右側(cè)部分為一火警報(bào)警系統(tǒng)原理圖，其中R2為用半導(dǎo)體熱敏材料（電阻隨溫度升高而減?。┲瞥傻膫鞲衅?，R1為一定值電阻。下列說法中正確的是 （ ） A．電壓表示數(shù)為22 V B．當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時(shí)，電壓表

13、的示數(shù)減小 C．當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時(shí)，電流表的示數(shù)減小 D．當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時(shí)，電阻R1的功率變大 解析：由原副線圈匝數(shù)之比n1∶n2=10∶1可知變壓器副線圈輸出電壓為22V，傳感器R2兩端電壓即電壓表示數(shù)一定小于22 V，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時(shí)，R2阻值減小，副線圈輸出電流增大，電阻R1的功率變大，副線圈輸出功率增大，原線圈輸入功率增大，原線圈輸入電流增大，電壓表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)增大，選項(xiàng)BD正確C錯(cuò)誤； 答案：BD 【名師點(diǎn)評】半導(dǎo)體熱敏材料相當(dāng)于一個(gè)可變電阻，變壓器輸出電壓不變，出現(xiàn)火警時(shí)，溫度升高，R2阻值減小，變壓器輸出功率

14、增大，導(dǎo)致輸入功率增大。 預(yù)測題2.如圖甲所示，理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比為10:1，b是原線圈的中心抽頭，圖中電表均為理想的交流電表，定值電阻R=10Ω，其余電阻均不計(jì)．從某時(shí)刻開始在原線圈c、d兩端加上如圖乙所示的交變電壓。則下列說法中正確的有 A．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時(shí)，電壓表的示數(shù)為31.1V B．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與b連接且在0.01s時(shí)，電流表示數(shù)為2.2A C．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a撥向b時(shí)，副線圈輸出電壓的頻率變?yōu)?5Hz 刀雙擲開關(guān)與b連接且在0.01s時(shí)，電流表示數(shù)為2.2A，選項(xiàng)B正確；當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a撥向b時(shí)，副線圈輸出電壓的頻率仍為50Hz，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)單刀雙

15、擲開關(guān)由a撥向b時(shí)，副線圈輸出電壓為44V，副線圈輸出功率增大，原線圈的輸入功率變大，選項(xiàng)D正確。 答案：BCD 【名師點(diǎn)評】此題考查變壓器動(dòng)態(tài)變化和交變電流圖象。 核心考點(diǎn)四、電能輸送 【核心內(nèi)容解讀】輸電電流I=P/U，輸電線上損失電壓U損=IR線，輸電線損失功率P損=I2R線= R線。解決遠(yuǎn)距離輸電問題，要首先畫出輸電示意圖，包括發(fā)電機(jī)、升壓變壓器、輸電線降壓變壓器、負(fù)載等，在圖中標(biāo)出相應(yīng)物理量符號，利用P損=I2R線= R線及其相關(guān)知識解答。 預(yù)測題1。.2012年1月19日，中央電視臺焦點(diǎn)訪談節(jié)目播出：打造空中輸電高速路呼吁加快特高壓電網(wǎng)建設(shè)，介紹了我國自主創(chuàng)新，主設(shè)備

16、百分之百的國產(chǎn)的特高壓線路——晉東南—南陽—荊門特高壓交流輸電線，這是世界上正在運(yùn)行的電壓最高、輸電能力最強(qiáng)、技術(shù)水平最先進(jìn)的交流輸電工程。特高壓是指交流1000千伏以上。目前，這條特高壓線路的輸送能力已經(jīng)由原來的250萬千瓦提升到500萬千瓦以上，每年的輸電量要高于250億度。假設(shè)這條特高壓輸電線電壓為1000千伏，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓為1000伏，經(jīng)一個(gè)升壓變壓器升壓后輸送，輸電線總電阻為1歐，經(jīng)一個(gè)降壓變壓器降壓后為1000伏，輸電功率為500萬千瓦，下列說法正確的是 A．.輸電的升壓變壓器匝數(shù)比為1∶1000 B．輸電的降壓變壓器匝數(shù)比為1000∶1 C．輸電過程中電壓損失為500V

17、 D．輸電過程中功率損失為25×107W 【名師點(diǎn)評】此題以超高壓輸電切入，意在考查電能輸送是相關(guān)知識。 預(yù)測題2.某小型實(shí)驗(yàn)水電站輸出功率是20 kW,輸電線路總電阻是6 Ω . (1)若采用380 V輸電,求輸電線路損耗的功率. (2)若改用5000 V高壓輸電,用戶端利用n1：n2=22：1的變壓器降壓,求用戶得到的電壓. 解析：(1)輸電線上的電流強(qiáng)度為 I=A=52.63 A 輸電線路損耗的功率為 P損=I2R=52.632×6 W≈16620 W=16.62 kW. (2)改用高壓輸電后,輸電線上的電流強(qiáng)度變?yōu)? I′=A=4 A 用戶端在變壓器降壓前獲得的電壓 U1=U-I′R=(5000-4×6) V=4976 V 根據(jù) 用戶得到的電壓為 U2=U1=×4976 V=226.18 V. 【名師點(diǎn)評】此題考查電能輸送的相關(guān)計(jì)算。